(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ乳酸と、焼成動物骨材と、前記ポリ乳酸以外の熱可塑性樹脂を含有する溶融紡糸。
【請求項２】
焼成動物骨材は、リン酸カルシウムを含有する多孔質粒子であることを特徴とする請求項１に記載の溶融紡糸。
【請求項３】
ポリ乳酸１００質量部に対して焼成動物骨材を０．５〜２．０質量部を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融紡糸。
【請求項４】
ポリ乳酸と焼成動物骨材とを混合し、加熱溶融し混練して得られた樹脂組成物を、前記ポリ乳酸以外の熱可塑性樹脂と混合し、加熱溶融して溶融紡糸することを特徴とする溶融紡糸の製造方法。
【請求項５】
ポリ乳酸と焼成動物骨材とを混合し、加熱溶融し混練して得られた樹脂組成物を、前記ポリ乳酸以外の熱可塑性樹脂と混合し、加熱溶融して溶融紡糸し、得られた紡糸から不織布を製造することを特徴とする不織布の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ乳酸を含有し、溶融紡糸によって得られる溶融紡糸及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の合成繊維の多くは、限りある化石資源を原料としたものであり、将来的に枯渇する懸念がある。しかも、廃棄にあたっては、自然環境下ではほとんど分解しないため焼却処理が主流となっており、焼却により発生する二酸化炭素が地球温暖化の一因であるとして、大きな社会問題となっている。
【０００３】
そこで昨今注目されているのが、植物に由来する樹脂の活用である。バイオマスの起源である植物は、太陽エネルギーと二酸化炭素および水から光合成して成長するため、植物に由来する樹脂を原料にすれば、化石資源の使用量を抑制することができるばかりか、使用後に焼却処理して二酸化炭素が発生しても、もともとは空気中に存在していた二酸化炭素に由来するものであるから、この燃焼によっては大気中の二酸化炭素は増加することがない。
【０００４】
植物に由来する樹脂の中でも、ポリ乳酸は、透明性に優れ、室温における機械的強度は同じくエステル系のプラスチック材料であるポリエチレンテレフタレートに近く、しかも加熱成形性に優れるので、日常生活用途の汎用プラスチック材料への仲間入りが期待されている。しかも、植物から得られるデンプンから発酵・合成される技術が確立している点でも工業的に利用するのに適している。
【０００５】
ポリ乳酸を用いた糸及び繊維に関しては、例えば特許文献１（特開平１１−２７９８４１号公報）には、ポリ乳酸と他の成分とからなる複合繊維として、ポリ乳酸が単繊維の表面の全部または一部を形成し、他の成分としてポリエチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステルを芯部に用いた複合繊維が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２（特開２００５−１８７９５０号公報）には、ポリ乳酸と芳香族ポリエステルからなる複合繊維として、ポリ乳酸を芯部とし、芳香族ポリエステルを鞘部とした芯鞘形状を呈し、芯部及び／又は鞘部に末端封鎖剤を添加し、繊維全体のカルボキシル末端基を減少した複合繊維が提案されている。
【０００７】
また、特許文献３（特許第４５２５０８２号公報（特開２００５−２００８００））には。ポリ乳酸仮撚糸の如く、高熱収縮率で低嵩高性である欠点を改善するとともに、残留トルクを低減せしめたポリ乳酸仮撚糸として、５０重量％以上がポリ乳酸よりなる仮撚糸であって、その沸騰水収縮率が１４％以下であり、ＣＲ値が１０％以上であり、残留トルクが１１０Ｔ／ｍ以下であり、未解撚数が３個／１０ｍ以下であり、かつ毛羽数が５個／１０００ｍ以下であることを特徴とするポリ乳酸仮撚糸が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２７９８４１号公報
【特許文献２】特開２００５−１８７９５０号公報
【特許文献３】特許第４５２５０８２号公報（特開２００５−２００８００）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、二酸化炭素の発生を抑制する観点から、ポリ乳酸を配合して溶融紡糸を作製してみたところ、すなわち、溶融紡糸可能な熱可塑性樹脂、例えばポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」と称する）にポリ乳酸を配合して溶融紡糸してみたところ、ノズルから押し出した際に涙目が生じたり、糸切れが発生したりして、溶融紡糸することが困難であることが明らかになった。
【００１０】
そこで本発明は、ポリ乳酸を配合してなる溶融紡糸に関し、溶融紡糸する際に糸切れなどが発生せず、好適に溶融紡糸することができる、新たな溶融紡糸を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ポリ乳酸と、焼成動物骨材とを含有する溶融紡糸を提案するものである。ポリ乳酸に対して焼成動物骨材を配合して溶融紡糸を作製すると、溶融紡糸する際に糸切れが発生しないことが明らかになった。しかも、耐熱性に優れた焼成動物骨材を配合したことで、耐熱性が向上し、例えばアイロン掛けを行っても、熱で糸が溶けるようなことを無くすことができた。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、実施の形態例に基づいて本発明を説明する。ただし、本発明が次に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
＜本溶融紡糸＞
本実施形態に係る溶融紡糸（「本溶融紡糸」と称する）は、ポリ乳酸と、焼成動物骨材と、溶融紡糸可能な熱可塑性樹脂とを含有する溶融紡糸である。
【００１４】
（ポリ乳酸）
本溶融紡糸に用いるポリ乳酸は、構造単位がＬ−乳酸であるポリ（Ｌ−乳酸）、構造単位がＤ−乳酸であるポリ（Ｄ−乳酸）、或いは、構造単位がＬ−乳酸及びＤ−乳酸であるポリ（ＤＬ−乳酸）、或いはこれらの二種類以上の組合せからなる混合体を用いることができる。
また、上記乳酸に、ジオール・ジカルボン酸などを共重合したものも用いることができる。
【００１５】
ポリ乳酸の質量平均分子量の好ましい範囲は、５万から４０万、より好ましくは１０万から２５万である。５万以上の分子量であれば、好適な実用物性が期待でき、４０万以下であれば、溶融粘度が高すぎて成形加工性が劣るという問題もない。
【００１６】
ポリ乳酸の代表的なものとしては、三井化学製レイシアシリーズ、カーギル・ダウ製Nature  Worksシリーズ、海正生物材料股分公司製社製REVODEなどが挙げることができる。
【００１７】
ポリ乳酸は、糸全体質量の２０〜５０質量％の割合で含有するのが好ましく、中でも２５質量％以上或いは４０質量％以下、その中でも特に３０質量％以上或いは３０質量％以下の割合で含有するのがさらに好ましい。２０質量％以上であれば、ＣＯ2削減に貢献することができ、５０質量％以下であれば溶融紡糸することができる。
【００１８】
（焼成動物骨材）
焼成動物骨材は、リン及びカルシウムを含有する多孔質粒子からなるものである。
より好ましくは、リン及びカルシウムを１０質量％以上含むものであり、その他、バリウム，ナトリウム，イオウ、マグネシウム、カリウム、塩素、アミン、鉄等を含有してもよい。水に溶かすとアルカリ性を呈するものが好ましい。
一例として、カルシウムを約３３質量％、リンを約１６．７質量％、バリウムを約１．０質量％，ナトリウムを約０．８質量％，イオウを約０．６質量％、他にマグネシウム、カリウム、塩素、アミン、鉄等を含有する組成の焼成動物骨材を挙げることができる。
【００１９】
また、焼成動物骨材は、粒子の内外に通じた無数の微小気孔を有する多孔質粒子であるのが好ましい。その粒度分布は、中心粒径（Ｄ５０）が０．５μｍ〜１０μｍ、Ｄ５０が１μｍ以上或いは５μｍ以下のものが好ましい。
なお、中心粒径（Ｄ５０）とは、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定して得られる体積基準粒度分布によるＤ５０である。
【００２０】
また、焼成動物骨材は、その粒度分布がシャープであるほど、熱可塑性樹脂及びポリ乳酸に対してムラなく均一に分散することができ、より効果的に糸切れを抑制することができる。
よって、焼成動物骨材の粒度分布は、よりシャープである観点から、（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０が１．０〜３．０であるのが好ましく、中でも１．５以上或いは２．５以下であるのがより好ましい。
【００２１】
焼成動物骨材の気孔率は、３〜２０ｍ２/ｃｍ３であるのが好ましく、中でも５ｍ２/ｃｍ３以上或いは１５ｍ２/ｃｍ３以下であるのがより好ましい。
【００２２】
焼成動物骨材のｐＨは９〜１１、特にｐＨ９．５以上或いは１０．５以下であるのがより好ましい。
【００２３】
焼成動物骨材は、例えば動物の骨を適当な大きさに切断乃至粉砕し、煮沸し、焼成し、必要に応じて分級したものを好適に用いることができる。
【００２４】
動物の骨の種類としては、哺乳類、魚類、鳥類、その他の生物の骨、貝殻及びサンゴからなる群から選択される１種或いは２種類以上を用いることができる。但し、牛、馬、羊等の草食動物の硬骨を主体とするもの、中でも畜産場等で廃棄される生骨、その中でも牛骨が特に好ましい。なお、豚、猪等は軟骨が多く、製造途中の煮沸工程で大部分が溶けてしまう可能性がある。
【００２５】
原料とする「動物の骨」を、適度な大きさ（例えば５ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜３０ｍｍ）に切断乃至粉砕して破砕片状、粒子状、或いは粉状とした後に煮沸し、その後９００℃〜１１００℃で焼成することにより有機物などを除去し、次いで、冷却後、必要に応じてパウダー機にかけて骨粉に粉砕した後充分に乾燥させて、好ましい焼成動物骨材を得ることができる。
【００２６】
焼成動物骨材は、ポリ乳酸１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で含有するのが好ましく、特に０．３質量部以上或いは０．８質量部以下、中でも特に０．４質量部以上或いは０．６質量部以下、その中でも０．５質量部以上或いは２．０質量部以下の割合で含有するのが好ましい。
【００２７】
以上のように製造して得られた焼成牛骨材として、株式会社エクセラ製アパタイトなどを挙げることができる。
【００２８】
（溶融紡糸可能な合成樹脂）
溶融紡糸可能な合成樹脂は、従来、溶融紡糸が可能とされた合成樹脂であれば、特に限定するものではない。例えばポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、ナイロンなどのポリアミド、ポリエステル、ポリブチレンサクシネート、ポリヒドロキシルブチレート、その他の熱可塑性樹脂を挙げることができる。
例えばポリエステル樹脂としては、エステル結合を繰り返し構造にもつ直鎖状高分子であればよい。中でも、好ましくはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート（ＰＰＴ）、あるいはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などを挙げることができる。
【００２９】
また、リサイクル樹脂、例えばリサイクルＰＥＴなども好適に使用することができる。
さらにまた、温室効果ガス対策の観点から、植物由来系有機物リグニンから得られる2−ピロンージカルボン酸(PDC)の単一の化合物や高分子組成物なども挙げることができる。
【００３０】
（糸の太さ）
本溶融紡糸は、高齢化に伴う福祉介護繊維製品、機能性スポーツ繊維用品、雨具類の廃棄物対策繊維製品などを製造する観点から、３０〜２００デニールであるのが好ましく、中でも５０デニール以上或いは１５０デニール以下であるのがより好ましく、中でも特に１００デニール以下であるのがより好ましい。
【００３１】
（製法）
本溶融紡糸の製造方法は、特に限定するものではない。例えばポリ乳酸と、焼成動物骨材と、溶融紡糸可能な熱可塑性樹脂とを適宜方法で混合し、加熱溶融して混練し、口金から押し出して繊維状にした後、冷やして固めるようにして溶融紡糸すればよい。
【００３２】
中でも、ポリ乳酸と焼成動物骨材とを混合し、加熱溶融し混練して得られた樹脂組成物を、熱可塑性樹脂と混合し、加熱溶融して混練し、口金から押し出して繊維状にした後、冷やして固めるようにして溶融紡糸するのが好ましい熱可塑性樹脂と混合する前に予め、ポリ乳酸と焼成動物骨材とを混合し、加熱溶融し混練して樹脂組成物（マスターバッチとも称する）を作製しておけば、ポリ乳酸と焼成動物骨材とを均一混合させることができ、より一層質の高い溶融紡糸を作製することができる。
【００３３】
＜用途＞
このように製造して得た紡糸は、あらゆる繊維製品の原料として使用することができる。例えば得られた紡糸に不織布ラミネート加工を施して不織布を製造することも可能である。
【００３４】
＜語句の説明＞ 
本明細書において「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ，Ｙは任意の数字）と表現する場合、特にことわらない限り「Ｘ以上Ｙ以下」の意と共に、「好ましくはＸより大きい」或いは「好ましくはＹより小さい」の意も包含する。
また、「Ｘ以上」（Ｘは任意の数字）或いは「Ｙ以下」（Ｙは任意の数字）と表現した場合、「Ｘより大きいことが好ましい」或いは「Ｙ未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を下記実施例及び比較例に基づいてさらに詳述する。
【００３６】
（実施例１）
ＰＬＡ（海正生物材料股分公司製「REVODA101」）と、粒径（Ｄ５０）１．０μｍの焼成動物骨粉（株式会社エクセラ製）と、ＰＥＴとを、下記表１に示す割合で配合し、３００℃に加熱し、同方向二軸押出機を用いて混練し、冷却して、ＰＬＡ混合樹脂組成物を得た。
【００３７】
上記で得たＰＬＡ混合樹脂組成物を、ＰＥＴ１００質量部に対して１０質量部の割合で混合して、１軸エクストルーダーを用いて、紡糸温度２５０℃、口金ヒーター３００℃において、紡糸金口（孔径１５０デニール、４８フィラメント）より吐出し、冷却して溶融紡糸を得た。
【００３８】
なお、上記の「焼成動物骨粉」としては、牛の生骨を切断してカッティングした後、圧力釜（圧縮釜）にカセイソーダと共に投入して５気圧の圧力をかけて約３００℃で６０分程度煮沸し、乾燥させた後、ハンマーを用いて荒挽き状に粉砕し、さらにパウダー機にかけて粉末状にして骨粉を得、得られた骨粉を１０００℃で焼成し、分級して３２５メッシュ（粒度分布Ｄ５０：３μｍ）とした焼成牛骨粉を用いた。該焼成牛骨粉の成分（分析値）は、ＣａＯ：５４．２８重量％、Ｐ２Ｏ３：４１．２９重量％、ＭｇＯ：０．９５重量％、Ｎａ２Ｏ：０．８９重量％、ＳｉＯ２：０．０５重量％、残：ＳｒＯ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３等（Ｃａ／Ｐ（モル比）１．６６）であった。
この焼成動物骨粉は、Ｄ９０が１．９μm、Ｄ１０が０．３μm、Ｄ５０が０．８μm、（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０が２．０、気孔率が８．５ｍ２/ｃｍ３、ｐＨ１０．０であった。
【００３９】
（実施例２）
焼成動物骨粉の配合割合を表１のように変えた以外は実施例１と同様にして溶融紡糸を得た。
【００４０】
（実施例３）
焼成動物骨粉の配合割合を表１のように変えた以外は実施例１と同様にして溶融紡糸を得た。
【００４１】
（実施例４）
焼成動物骨粉として、粒径（Ｄ５０）２．９μｍ（３２５メッシュ）の焼成動物骨粉（株式会社エクセラ製）を用いた以外は実施例１と同様にして溶融紡糸を得た。
【００４２】
【表１】
0005185448.tif 000002
【００４３】
（比較例１）
焼成動物骨粉を配合しない以外の点では上記実施例１と同様にＰＬＡ混合樹脂組成物を作製し、上記実施例１と同様に溶融紡糸を試みた。
【００４４】
（考察）
比較例１では、ノズルから押し出した際に涙目が生じたり、糸切れが発生したりしたのに対し、実施例１−４ではいずれも、該涙目や糸切れが発生することなく、好適に溶融紡糸することができた。
実施例１−４で得られた溶融紡糸を電子顕微鏡で観察したところ、ＰＬＡと焼成動物骨粉の粒子が均一に分散して混合された状態となっていた。
また、実施例１−４で得られた溶融紡糸に対してアイロン掛け（１２０〜１４０℃）をしたところ、熱で溶けないことも確認できた。
なお、従来ポリ乳酸の紡績系繊維などは、１００℃のアイロンで溶けてしまうばかりか、染色する場合には色むらや染料が固着しないで何度かの洗濯では色落ちがしたが、本実施例１〜４で得られた溶融紡糸はそのような問題は認められなかった。
【要約】
【課題】ポリ乳酸を配合してなる溶融紡糸に関し、溶融紡糸する際に糸切れなどが発生しない、新たな溶融紡糸を提供する。
【解決手段】ポリ乳酸と、焼成動物骨材とを含有する溶融紡糸を提案するものである。
ポリ乳酸に対して焼成動物骨材を配合して溶融紡糸を作製すると、溶融紡糸する際に糸切れが発生しないことが明らかになった。
【選択図】なし